مدل سازی ریاضی و شبیه سازی فرآیند لایه نشانی اکسید روی در پلاسمای ar/o2

نظر به کاربرد گسترده لایه های نازک اکسید روی در ساخت حسگرها و سلول های خورشیدی نسل دوم و سوم، هدف از این تحقیق، تحلیل و شبیه سازی فرآیند لایه نشانی اکسید روی در سامانه کندوپاش مگنترونی مستقیم است. در این راستا، ابتدا مدل ریاضی ارائه شده برای فرآیند لایه نشانی در نرم افزار rsd2013، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته و پس از آن نتایج حاصل از شبیه سازی فرآیند لایه نشانی اکسید روی با استفاده از تارگت روی، در پلاسمای ar/o2، تجزیه و تحلیل شده اند. همچنین، با توجه به تاثیر مشخصه های پلاسما بر فرآیند لایه نشانی، از نرم افزار xpdp1 به منظور شبیه سازی پلاسمای سامانه کندوپاش استفاده شده است. معادلات دیفرانسیلی وابسته به زمان استفاده شده در rsd2013، بسیاری از پدیده های فیزیکی از جمله جذب شیمیایی گاز واکنشی از طریق تارگت و زیرلایه، لانه گزینی مستقیم و ضربه ای ذرات گاز واکنشی در تارگت، تشکیل ترکیبات کامپوند در نواحی زیر سطح تارگت، رسوب ذرات اسپاتر شده از تارگت روی سطح زیرلایه و بازگشت کسری از آن ذرات به سمت تارگت، و نیز رسوب مجدد ذرات اسپاتر شده روی سطح تارگت را در بر دارد. نتایج حاصل از شبیه سازی، در بهبود کیفیت اکسید روی لایه نشانی شده در سامانه های عملی کندوپاش واکنشی موثر خواهد بود.

Mathematical modeling and simulation of the growth of ZnO thin films in Ar/O2 plasma

Considering the importance of zinc oxide thin films (ZnO) in the fabrication of sensors and solar cells, this study aims to analyze and simulate the ZnO growth process by magnetron sputtering system. In this regard, the mathematical model in RSD2013 software was studied and then the results of the simulation of the ZnO growth process in plasma Ar/O2, have been analyzed. The accurate timedependent differential equations used in this software, model some of the physical phenomena, including as the chemical absorption of reactive gas through the target and the substrate, the direct and knockon implantation of reactive gas particles in the target, the formation of compound components in subsurface of the target, the deposition of sputtered particles on the substrate surface while returning the fraction of those particles to the target, and the redeposition of sputtered particles on the target surface. The results of the simulation will be helpful in improving the quality of fabricated ZnO thin films growth by reactive sputtering system.